[发明专利]一种薄膜晶体管及其制作方法

说明书

本发明实施例提供的一种薄膜晶体管及其制作方法，其中所述薄膜晶体管包括：衬底；栅极，设置于所述衬底上表面；有源层，覆盖在所述衬底的上表面，在所述栅极与所述有源层之间形成腔体结构；其中，所述腔体结构用于容纳气体介质形成栅介质层；源极和漏极，间隔的覆盖在所述有源层的两侧表面。本发明的薄膜晶体管采用腔体结构的栅介质层大幅降低了传统材料作为栅介质层存在的缺陷，提高了薄膜晶体管的器件性能。

技术领域

本发明涉及半导体材料及微电子技术领域，具体而言，涉及一种薄膜晶体管及其制作方法。

背景技术

半导体材料是一类具有半导体性能，其导电能力介于导体与绝缘体之间，可用来制作半导体器件和集成电路的电子材料。随着技术的不断进步，许多新型半导体材料被开发并广泛应用，例如，氧化锌(ZnO)，铟镓锌氧化物(IGZO)，二维材料等。新型半导体材料最主要的特性是电子在其上传输的迁移率较高。

薄膜晶体管的结构主要为分两种：顶栅结构和底栅结构两类，这两种结构最根本的区别在于栅电极的位置不同。底栅结构的薄膜晶体管的栅电极位于衬底与栅介质层之间；而顶栅结构的薄膜晶体管的栅电极位于有源层的上部。不同结构和材料的薄膜晶体管性能具有较大的差异。当前，薄膜晶体管的栅介质层一般是使用介电常数较大的材料，如二氧化铪(HfO₂)、二氧化硅(SiO₂)、三氧化二铝(Al₂O₃)等。然而，使用这些传统的材料制作后的晶体管由于材料和结构的特点，会导致薄膜晶体管的性能受到很大的影响。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种薄膜晶体管及其制作方法，大幅降低了传统材料作为栅介质层存在的缺陷，提高了薄膜晶体管的器件性能。

第一方面，本申请通过一实施例提供如下技术方案：

一种薄膜晶体管，包括：

衬底；

栅极，设置于所述衬底上表面；

有源层，覆盖在所述衬底的上表面，在所述栅极与所述有源层之间形成腔体结构；其中，所述腔体结构用于容纳气体介质形成栅介质层；

源极和漏极，间隔的覆盖在所述有源层的两侧表面。

优选地，所述栅极嵌于所衬底的上表面的凹槽内。

优选地，所述栅极的厚度与所述凹槽的深度相同。

优选地，所述栅介质层的宽度大于所述栅极。

优选地，所述源极的一边部和所述漏极的一边部均延伸至所述衬底上表面。

第二方面，基于同一发明构思，本申请通过一实施例提供如下技术方案：

一种薄膜晶体管的制作方法，包括：

在衬底上方制作覆盖栅极的牺牲层；

制作覆盖在所述牺牲层上的有源层；

在所述有源层上表面的两侧分别制作源极和漏极；

刻蚀所述牺牲层，以去除所述牺牲层形成腔体结构的栅介质层。

优选地，所述在衬底上方制作覆盖栅极的牺牲层之前，还包括：

在所述衬底上形成凹槽；

在所述凹槽内填充金属材料，形成所述栅极。

优选地，所述在所述凹槽内填充金属材料，形成所述栅极，包括：

在所述凹槽内填充与所述凹槽深度相同的金属材料，形成所述栅极。

优选地，所述在衬底上方制作覆盖栅极的牺牲层，包括：